Проходческий щит

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ps идтЯ У

ЬЭ

Ю

4Р

ЬЭ

<Р

4И

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4876311/03 (22) 22.10.90 (46) 30.10.93 Бюл. Ма 39-40 (71) Научно-технический центр Ассоциации предприятий и организаций Строительного комплекса

"Мосинжстрой" (72) Цагикян ОЯ„Левитин Ю.И.; Самойлов ВП; Зайцев АА; Деревянко В.И. (73) Научно-технический центр Ассоциации предприятий и организаций Строительного комплекса

"Мосинжстрой"; Арендное предприятие трест

"Спец тон непьстрой" (54) ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ (57} Использование: строительство тоннелей различного назначения на участках с переменными горногеологическими условиями, преимущественно в водонасыщенных грунтах Проходческий щит содержит корпус 1. призабойную камеру 2, щитовые гидроципиндры 3, шнековый конвейер 4, роторный рабочий орган 5 с приводом 6 его вращения Роторный рабочий орган 5 состоит мз неподвижной обечайки 8 и вращающейся обечайки 10. 8ра(в) К43 (и) 200205б С1 (1) 1 щающаяся обечайка 10 состоит из опорной 13 и выдвижной 14 частей Выдвижная часть 14 оснащена резцами 15, поворотными заслонками и копиром-резцом Опорная часть 13 имеет передний 18 и задний 19 фланцы, связанные между собой коробчатыми элементами 20, внутри которых размещены скалки 21 и гидроцилиндры 22 выдвижения.

Скалка 21 может бьнь выполнена в виде гидроцилиндра, корпус которого закреплен на выдвижной части 14 вращающейся обечайки 10. а шток закреплен на опорной части 13. На опорной части 13 установлено поворотное подсоединение 34 гидросистемы, связанное посредством радиальных трубчатых связей 36 с коробчатыми элементами 20, втулка которого закреплена в кожухе, с которым соединен шнековый конвейер 4. Жесткие трубопроводы размещены в радиальных трубчатых связях

36, жесткие трубопроводы и гибкие трубопроводы размещены в коробчатых элементах 20 и служат для, подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам

22 выдвижения, к скалкам 21, выполненным в виде гидроцилиндров, и к гидроцилиндрам поворотных заслонок и копира-резца 11 ип.

2002056

Изобретение относится к горной промышленности, а именна к проходческим щитам. и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения на участках с переменными горногеологическими условиями, преимущественно в водонасыщенных грунтах.

Известен проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидроцилиндры, роторный рабочий орган, состоящий из неподвижной обечайки с установленной в ней вращающейся обечайкой, оснащенной элементами разработки забоя.

При работе проходческого щита в неустойчивых породах поворотные заслонки перекрывают лобовую поверхность роторного рабочего органа, при этом подвод рабочей жидкости к гидроцилиндрам поворотных заслонок осуществляется через поворотное подсоединение, монтированное по оси вращения роторного рабочего органа, В щитах такой конструкции центральная зона в роторном рабочем органе свободна для его профилактического обслуживания и ремонта.

Недостатком указанной конструкции является низкая эксплуатационная надежность, т.к, роторный рабочий орган может воспринимать всю величину усилия от щитовых гидроцилиндров, величина которого многократно превышает потребное для производительной работы роторного рабочего органа значение, что приводит к быстрому износу элементов разработки забоя, узлов роторного рабочего органа и, вследствие этого, частым ремонтам и профилактическому обслуживанию, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидроцилиндры, роторный рабочий орган, состоящий из неподвижной обечайки с установленной в ней вращающейся обечайкой, имеющей опорную часть с фланцами, связанными между собой, и выдвижную часть с элементами разработки забоя, связанные скалками и гидроцилиндрами, кон.вейер-перегружатель, поворотное подсоединение, жесткие и гибкие трубопроводы.

Автономное перемещение выдвижной части роторного рабочего органа на скалках гидроцилиндрами выдвижения обеспечивает оптимальный выбор усилия воздействия на забой в различных горно-геологических условиях, что повышает эффективность разработки забоя, надежность элементов конструкции, сокращает затраты времени на обслуживание и ремонты оборудования.

10 включением крупных камней и т.д,), что при20 водит к их повышенному износу, частым ремонтам, которые трудно осуществить в зоне повышенного давления и очень дорого, Кроме того, выполнение вращающегося корпуса роторного органа сплошным затрудняет перемешивание породы при образовании грунтовой пробки, т, к. в этом случае . в качестве перемешивающих элементов

При проходке в водонасыщенных грунтах с помощью грунтового пригруэа для выдачи разработанной породы используется шнековый конвейер, который жестко закреплен в герметической перегородке, QTделяющей призабойную камеру от зоны расположения рабочего персонала.

Поэтому шнековый конвейер не может перемещаться вместе с выдвижной частью.

Так как способ грунтового пригруза требует перемешивания в призабойной камере разработанной породы до образования грунтовой пробки определенной плотности, то связь между поворотным подсоединением гидросистемы и трубопроводами гидросистемы не надежна, т.к. трубопроводы не защищены от воздействия плотной пульпы (уплотненной водонасыщенной породы с служат только выступающие части скалок и корпусов гидроцилиндров.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и производительности щита при работе в водонасыщенных грунтах.

Поставленная цель достигается тем,. что B проходческом щите связь между фланцами выполнена в виде ряда коробчатых элементов, в которых размещены гидроцилиндры и скалки, поворотное подсоединение установлено на опорной части и соединено посредством радиальных трубчатых связей с коробчатыми элементами, а жесткие и гибкие трубопроводы размещены в коробчатых элементах и радиальных трубчатых связях, На фиг, 1 изображен проходческий щит, продольный разрез; на фиг, 2 — то же, вид спереди; на фиг, 3 — разрез А-А на фиг. 1, разрез поперечный па стыку выдвижной и опорной частей роторного рабочего органа; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг, 1, разрез поперечный по опорной части роторного рабочего органа; на фиг. 5- разрез  — В на фиг.

1, разрез по радиальному трубчатому элементу с жесткими трубопроводами в нем; на фиг. 6 — узел I на фиг. 1, место подсоединения гидроцилиндра выдвижения к выдвижной части роторного рабочего органа и место соединения жестких трубопроводов опорной.и выдвижной частей роторного рабочего органа через гибкий трубопровод; на

2002056

25

35

45

55 фиг. 7 — узел II на фиг, 1, поворотное подсоединение гидравлической системы; на фиг, 8 — узел III на фиг, 1, вариант выполнения скалки; на фиг. 9 — схема положения щита при работе, при выдвинутой выдвижной части роторного рабочего органа; на фиг. 10— .узел Н на фиг. 9, узел подсоединения гидроцилиндра выдвижения к выдвижной части роторного рабочего органа и место соединения жестких трубопроводов опор ной и выдвижной частей роторного рабочего органа в положении при работе щита; на фиг. 11 — узел V на фиг. 9, положение скалки, выполненной в виде гидроцилиндра, при работе проходческого щита.

Проходческий щит содержит корпус 1 с призабойной камерой 2, щитовые гидроцилиндры 3, конвейер-перегружатель, выполненный в виде шнекового конвейера 4, роторный рабочий орган 5 с приводом 6 его вращения.

Шнековый конвейер 4 жестко закреплен к герметической перегородке 7, отделяющей призабойную камеру 2 от зоны расположения рабочего персонала.

Роторный рабочий орган 5 состоит из неподвижной обечайки 8 и установленной в ней на опорном подшипнике 9 вращающейся обечайки 10, Вращающаяся обечайка 10 имеет периферийные элементы 11 зацепления в виде цевочных пальцев, связанных с приводной звездочкой 12 привода 6.

Вращающаяся обечайка 10 состоит из опорной 13 и выдвижной 14 частей.

Выдвижная часть 14 оснащена элементами разработки забоя в виде резцов 15, поворотными в поперечной плоскости проходческого щита заслонками 16 и копиромрезцов 17 с гидроцилиндрами (на чертежах не показаны).

Опорная часть 13 вращающейся обечайки 10 имеет передний 18 и задний 19 фланцы, связанные между собой коробчатыми элементами 20, внутри которых размещены скалки 21 и гидроцилиндры 22 выдвижения.

Каждая из скалок 21 установлена в опорах 23 скольжения, закрепленных в коробчатых элементах 20, и соединена с выдвижной частью 14 посредством, например, винтового соединения 24. Опоры 23 скольжения имеют уплотнения 25, которые служат для их герметизации.

Корпус 26 каждого из гидроцилиндрьв

22 выдвижения закреплен посредством шарнира 27 на выдвижной части 14, а шток

28 шарнирно соединен с кронштейном 29, жестко закрепленным на опорной части 13 вращающейся обечайки 10. Для герметизации гидроцилиндров 22 выдвижения служит уплотнение 30, установленное на переднем фланце 18 опорной части 13, При варианте выполнения скалки 21 в виде гидроцилиндра ее корпус 31 выполнен в виде корпуса гидроцилиндра, закрепленного на выдвижной части 14, а шток 32 закреплен через кронштейн 33 на опорной части 13 вращающейся обечайки 10.

На опорной части 13 установлено поворотное подсоединение 34 гидросистемы, состоящее из оси 35, жестко связанной посредством радиальных трубчатых связей 36 с коробчатыми элементами 20, и втулки 37, закрепленной на оси 35 через упорный подшипник 38.

Втулка 37 закреплена от возможного проворота в кожухе 39, с которым соединен шнековый конвейер 4, и имеет ниппеля для подсоединения жестких трубопроводов 40, соединенных с насосной станцией 41 и закрепленных на корпусе шнекового конвейера 4.

Втулка 37 имеет радиальные сверления

42 для соединения жестких трубопроводов

40 при любом положения оси 35 через кольцевые проточки 43 и сверления 44, выполненные в оси 35, с жесткими трубопроводами 45.

Уплотнения 46 служат для герметизации и разделения потоков рабочей жидкости в поворотном подсоединении 34.

Жесткие трубопроводы 45 размещены в радиальных трубчатых связях 36 и закреплены в них посредством подвижных планок

47 с болтами 48, Для удобства обслужива- ния радиальные трубчатые связи 36 имеют съемные крышки 49.

Одна группа жестких трубопроводов 45 через гибкие трубопроводы 50, размещенные в коробчатых элементах 20 с гидроцилиндрами 22 выдвижения, соединена с жесткими трубопроводами 51, которые служат для подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам (не показаны) поворотных заслонок 16 и копира-резца 17, Другая группа жестких трубопроводов

45 соединена через жесткий трубопровод

52, закрепленный на опорной части 13 вращающейся обечайки 10, и гибкие трубопроводы 53 либо с гидроцилиндрами 22 выдвижения, либо с поршневой 54 или штоковой 55 полостями скалок 21, выполненных в виде гидроцилиндров.

Уплотнения 56 служат для герметизации полостей, в которых расположены опорный подшипник 9, периферийные элементы

11 зацепления, приводная звездочка 12.

При включении привода вращение через приводную звездочку 12 и периферийные элементы 11 зацепления передается

2002056

30

40 при работе в водонасыщенных грунтах, связь между фланцами выполнена в виде коробчатых элементов, в которых размещены гидроцилиндры и скалки, поворотное подсоединение установлено на опорной части и соединено посредством радиальных трубчатых связей с коробчатыми элементами, а жесткие и гибкие трубопроводы размещены в коробчатых элементах и радиальных трубчатых связях.

2. Щит по п.1, отличающийся тем, что скалки выполнены в виде гидррцилиндров, корпуса которых жестко закреплены на выдвижной части, а штоки - на опорной части вращающейся обечайки. корпус, щитовые гидроцилиндры, ротор45 ный рабочий орган, состоящий из неподвижной обечайки с установленной в ней вращающейся обечайкой, имеющей опорную часть со связанными между собой вращающейся обечайке 10 роторного рабочего органа 5, на выдвижной части 14 которой закреплены резцы 15, разрабатывающие забой, При вращении опорной части 13 вращается ось 35 поворотного подсоединения 34, связанная радиальными трубчатыми связями 36 с коробчатыми элементами 20, при этом втулка 37, закрепленная на кожухе 39, остается неподвижной вместе с жесткими трубопроводами 40, по которым от насосной станции 41 рабочая жидкость через радиальные сверления 42, кольцевые проточки 43 и сверления 44 поступает к жестким трубопроводам 45, размещенным в радиальных трубчатых связях 36.

По одной группе жестких трубопроводов 45 рабочая жидкость поступает через гибкие трубопроводы 50 к жестким трубопроводам 51, а от них к гидроцилиндрам поворотных заслонок 16 и копира-резца 17.

По другой группе жестких трубопроводов 45 рабочая жидкость поступает к жестким трубопроводам 52, от которых через гибкие трубопроводы 53 к гидроцилиндрам

22 выдвижения или к скалкам 21 при выполнении их в виде гидроцилиндров в одну из полостей: штоковую 55 или поршневую 54.

В зависимости от включения элементов управления гидросистемой (на фиг. не показаны) производят выдвижение и втягивание выдвижной части 14 вращающейся обечайки 10, выдвижение и втягивание копира-резца 17, открытие и закрытие поворотных заслонок 16.

Коробчатые элементы 20 при вращении перемешивают разрабатываемую водонасыщенную породу до состояния грунтовой пробки (пульпы, определенной плотности), формула изобретения

1. ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ, содержащий фланцами, и выдвижную часть с элемента- 5 ми разработки забоя, связанные между собой скалками и гидроцилиндрами, поворотное подсоединение, связанное с конвейером-перегружателем, жесткие и гибкие трубопроводы. отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и производительности щита которая выдается из призабойной камеры 2 шнековым конвейером 4.

За счет изменения конфигурации гибких трубопроводов 50 и 53 при выдвижении выдвижной части 14 обеспечивается непрерывная связь в гидравлической системе проходческого щита, Предложенный проходческий щит по сравнению с прототипом позволяет повысить эксплуатационную надежность и производительность проходки щита при работе в водонасыщенных грунтах за счет размещения поворотного подсоединения на опорной части роторного рабочего органа, скалок и гидроцилиндров выдвижения в коробчатых элементах, а жестких и гибких трубопроводов в коробчатых элементах и радиальных трубчатых связях, что защищает оборудование от воздействия грунтовой пробки и исключает нежелательные нагрузки, при этом снижается износ и поломка оборудования, т.е. увеличиваются межремонтные сроки, и кроме того повышается эффективность перемешивания породы.

Выполнение скалок в виде гидроцилиндров повышает усилие на выдвижной части (за счет увеличения числа гидроцилиндров), снижает габариты, т.к, возможно выполнение гидроцилиндров меньших размеров, а также позволит снизить рабочее давление и тем самым повысить надежность элементов разработки забоя и в целом конструкции щита. (56) Маршак С. А. и Самойлов В. П. Строительство подземных сооружений с помощью проходческих щитов, M,: Недра, 1967, с, 58-59, Авторское свидетельство СССР

М 1484957, кл, Е 21 0 9/06, 1987.

2002056

2002056

2002056

@uz b

2002056

2002056

5 ЯР

8 10

2002056

Составитель О. Добронравова

Редактор С, Кулакова . Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Обручар

Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Заказ 3161

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101